地铁轨道工程测量

1、1引言地铁已成为城市公共的一种重要形式。由于地铁在建筑物稠密、地下管网繁 多的的城市环境中建设，同时工程自身与环境的安全、稳定在施工和运营期间 极为重要；城市地铁又作为公共交通，要求乘坐的舒适性和结构坚固耐久。我 国当前地铁采用的是混凝土现浇整体道床，其钢轨位置的可调整量极有限。地 铁轨道的精度要求远远高于一般铁路铺轨工程的精度。本文结合广州地铁二号 线轨道工程的实际情况，介绍怎样保证地铁铺轨控制基标、加密基标和道岔铺 轨基标的测设精度和作业方法、流程以及需要注意的一些问题。2铺轨基标测设前的基础准备工作铁路铺轨精度没有特别的要求，按线路施工复测的精度要求：距离（纵向）为 1 / 2000、曲

2、线横向闭合差10cm。2000年6月实施的地下铁道、轻轨交通工 程测量规范对地铁中线名相邻点间纵、横向中误差规定直线上：纵向应小于 1Omm，横向应小于5mm；曲线上：纵向应小于5mm，曲线段小60m时横向 应小于3mm、大于60m时应小于5mm。地铁铺轨基标（包括控制基标、加密基 标和道岔铺轨基标）的测设，是根据铺轨综合设计图，利用调整好的线路中线点 或施工控制导线点和水准点测设（其精度要求在后面有详细说明）。由于轨道工 程要铺设330550mm厚的混凝土道床，中线只能与铺轨基一并定出，因此铺 轨基标一般是根据施工控制导线和水准点来测设的。因为测设精度要求高，用 铁路线路测量方法已不能满足其

3、测量精度要求，而需要对测量所用的仪器、作 业方法和流程都要严格控制。下面就广州地铁二号线施测的方法、流程和注意 问题做一介绍，供地铁铺轨工程测量人员。2. 1测量仪器的检校要保证所需的测量精度，首先要使测量仪器（全站仪和水准仪）处于正常可靠 的工作状态。除了定期检校外，在使用过程中还要经常做以下常规检校工作： 全站仪的圆水准器、长水准器、2c、指标差、光学对中器等的检校；反射镜基座 圆水准器、长水准器、光学对中器、觇标、对中杆圆水准器等的检校；水准仪 的圆水准器、i角误差、水准尺的圆水准器等的检校。2. 2洞内施工控制导线和水准的检测或复测在测设铺轨基标前，首先要对业主方交付的洞内施工控制导线

4、和水准点，以 一至二个区间为单元进行检测或复测，确认点位无误和精度是否满足要求。为 满足放样点点位精度，洞内控制导线应按四等导线检测，角度按方向观测四测 回（J2全站仪），检测角与原有角度差值一般应小于3. 5”，限差应小于士7”；边 长测量（2mm+2ppm全站仪）应加入仪器加、乘常数改正和气象（温度、气压）改正, 往返测取其平均值检测长度与原有长度的差值应小于土 7mm ；对附和导线（两端闭 合到施工时的陀螺仪定向边）的方位角闭合差应小于5Wn （n为导线角的个数）， 全长相对闭合差1 / 35000。对水准点的复测，高差闭合差应小于84寸L（L为水 准点间的长度，以km计）。对超出限差的

5、导线点或水准点，应在核实后及时报 甲方认定并做调整，调整方法是选定两端确认可靠的陀螺定向边、和起始点用铁路工程施工测量自动化处理系统软件对中间点整体严密平差，重新其坐 标。表1是广州地铁二号线某区间部分控制导线点的角度、边长检测结果。从 表1中角度和边长的差值可见，边长相差较小，都在限差之内；导线角相差较 大，有的远远超过了限差，若不加以调整，将无法实现铺轨基标和中线的应有 精度。表明检测的必要性和重要性。附表1广州地铁某区间部分导线控制点的角度、连长检测结果导线点间的距离，一般控制在120-150m为宜，对过长、过短的地方可增加 或去掉个别控制点，按四等导线测量纳入控制网整体严密平差，计算出

6、新设控 制点坐标。注意在左右线间有渡线的地方和联络线处，需将其相邻的控制点联 系测量后作整体平差处理。如图1中左9与占4-2之间为渡线、KO与右4之间 为地铁一号线和二号线的联络线，原控制导线是左右相对独立的两条导线，检 测结果见表1，差值较大，如不经上述处理，放出的控制基标是不可能满足其精 度要求的。2. 3铺轨基标资料铺轨基标分为控制基标、加密基标和道岔铺轨基标。铺轨基标一般设置在线 路中线上（也可设置在线路中线的右侧），道岔铺轨基标一般设置在直股和曲股的 两侧。控制基标在直线上每120设置-个，曲线上曲线元素点设置控制基标外， 还应每60m设置一个；加密基标在直线上每隔6m、曲线上每隔5

7、m设置一个；道岔铺轨基标应包括单开道岔、交分道岔、交叉渡线道岔的铺轨基标。然后分 别根据铺轨综合设计图、道岔铺轨设计图计算出各铺轨墓标的平面坐标和桩顶 高程资料。桩顶高程H基的确定：当采用矩形及马蹄形隧道时，为对应轨顶高 程减去255mm；当采用圆形隧道弹性短轨枕道床时，为对应轨顶高程减去 420mm，普通短轨枕道床时，为对应轨顶高程减去380mm。对于基标设在中线 外的情况，可基标距线路中线的距离：弹性短轨枕道床为1. 35m，普通短轨枕 道床为1. 30m，浮置板道床为1. 45m计算其平面坐标（这样铺好整体道床后可 露8-10mm高的铜标，方便后期铺轨拨轨使用）。为后续的放桩工作准备好基

8、础 数据。3铺轨基标的测设、方法、流程及限差要求图2铺轨基标测设流程圈3. 1初放铺轨基标桩位根据洞内控制导线点、计算出的基标平面高程资料，放出基标桩位，测出其 相应的地面高程，按H基-H 地-15mm（15mm为考虑铜标高度和预留司调整量而 设）计算出基标埋桩高度，埋好桩供后面使用。此步测量用对中杆即可满足，并 可提高作业效率。3. 2测设基标铜标埋设位置在埋好基标桩后，根据洞内控制导线点、和平面资料用极坐标放样的方法精 确测出铜标埋设位置（铜标直径1cm，要保证后面所放点位不会下桩），并画出铜 标中心十字线，钻眼埋好铜标。铜标露出高度1215mm为宜。3. 3精确调整使铜标达到设计高程铜标

9、埋好后，依次测定其桩顶高程（两端附合到施工控制水准点上，通过严 密平差计算出各点高程），根据玎，算出各点调整量进行调整，然后再测定一次， 对不满足要求的个别点再次调整即可。固定铜标，供后面放点之用。3. 4精确测设控制基标平面位置在基标铜标埋设好且标高精确调到位的情况下即可进行控制基标的平面精 确定位。定位的方法采用极坐标放样的方法。置镜、后视检测合格的导线点， 用盘左、盘右两次所定方向取中，再测距、移点即可得到所放点位；重复以上 步骤逐个测设控制基际。需注意的是每次拨角都要重新后视，以保证放样精度; 放样边长一般尽量不超过该处两控制点间长度的2 / 3,在置镜下一控制点时， 对相邻的最后一个

10、放样点重新测设一次，取两次分中结果，以保证很好的搭接。3. 5加密基标和道岔铺轨基标的测设加密基标和道岔铺轨基标的测设是在控制基标检测合格的基础上进行的。测 设方法同控制基标，只是其测设除了可依据导线点外，还可以依据控制基标。3. 6铺轨基标的的检测和限差要求控制基标的检测：可置镜控制基标或导线点对两个或两个以上的控制基标用 方向观测法测四测回进行夹角检测（或其左、右角各测二测回），距离检测应加仪 器加、乘常数改正和气象（温度、气压）改正。各项限差应满足：（1）控制基标：直线段控制基标间的夹角与180度较差应小于8”，实测距离与设 计距离较差应小于10mm；曲线段控制基标间的夹角与设计值较差计

11、算出的线路 横向偏差应小于2mm，弦长测量值与设计值较差应小于5mm。在施工控制水准 点间，应布设附合水准路线测定每个控制基标高程，其实测值与设计值较差应 小于2mm。满足各项限差要求后，基标桩进行永久性固定。（2）加密基标：直线加密基标应满足纵向6m5mm，横向上加密基标偏离两控 制基标间的方向线应小于2mm，高程上相邻加密基标实测高差与设计高差较差 应小于1mm，每个加密基标的实测高程与设计高程较差应小于2m。曲线加密 基平面上应满足纵向5m5mm，横向上加密基标相对于控制基标的横向偏距应 小于2mm，高程上要求同直线加密基标。道岔铺轨基标：道岔铺轨基标与线路的距离和设计值较差应小于2mm

12、,相邻 道岔铺轨基标间距离与设计值较差应小于2mm,相邻道岔铺轨基标间的高差与 设计值较差应小于1mm，其高程与设计值较差应小于2mm。以上铺轨基标经检 测满足各项限差要求后，进行永久性固定，计算出对应处混凝土整体道床的灌 筑厚度、拨道、起道量等数据，交付施工和后期运营使用。4结束语由于控制导线和水准点在整个中线和铺轨基标测设过程中的基础作用，这就 要求甲方业主所提交的洞内控制导线和水准点，应配合轨道工程施工中铺轨基 标的测设精度，满足地下铁道、轻轨工程测量规范规定的精密导线和精密 水准要求，特别是车站、竖井下的已知点和陀螺定向方位的准确度和可靠度显 得尤为重要；铺轨施工前对洞内控制导线和水准

13、点的检查复测，从本文前面可 以看到它的重要性和必要性，以减少不必要的返工。总之，地铁铺轨工程中， 铺轨基标的测设点多、精度要求高、作业程序复杂，环环相扣只有合理组织， 对测量作业过程的每一个环节、测量过程中使用的仪器、作业方法和流程都要 严格控制，才能满足所需测量精度要求，提高工作效率。a 1独州圜广州地铁自1993年工程开工以来，已开通了 1号线、2号线,目前,3号线、4号 线工程建设正在进行,5号线及广州至佛山的城际轨道交通线亦已开始了试验工 程。根据广州地铁线网规划,2010年要建成8条约240km的地铁线路，未来几年, 广州地铁建设将进入一个新的高潮。广州地铁施工测量管理，从开始就确立

14、了业主、监理、承包商三个层次的 专业管理模式，并提出了广州地铁施工测量管理细则的初稿，以后根据新线建 设的情况几经修改，经过10年来的实践，逐步规范化、科学化，形成了一个相对成 熟的管理方法。2测量内容及管理目标广州地铁线网地面主控网的测设由广州市规划勘测设计院完成，其后地面控 制网的加密及设计阶段的测量通过招标实施,本文暂不涉及，着重讨论施工阶段 的测量管理。测量内容地铁施工测量按性质可以分为施工控制测量、放样测量、竣工测量和其它测 量等。施工控制测量地面控制测量。维护施工期间地面的平面、高程主控制网完整，维持其可 靠、可用;为施工方便加密地面控制点（包括地面工程、明挖工程的地面中桩）并 维

15、持其可靠、可用。联系测量。明挖工程投点、定向，暗挖工程竖井投点、定向。地下控制测量。控制明挖地下中桩体系，控制暗挖地下主导线,控制明、暗 挖工程地下主水准网，进行分段贯通测量,平差地下平面、高程主控制网，考虑各段 工程间的衔接。贯通后平差确定地下主控制网的坐标、高程。放样测量建筑物、构筑物的结构和装修工程放样,设备、管网安装放样，包括暗挖法 为施工导向，盾构机定位、纠偏和装配式衬砌的拼装等要求的测量作业；精确铺轨要求的测量作业。重点是控制铺轨基标测设来保证轨道的设计 位置和线路参数,同时亦保证行车隧道的限界要求。竣工测量是指根据贯通后地下导线平差成果调整中线后,按规定间距和断面点数进行 的断面

16、净空测量和其它为积累竣工图素材和编制竣工图而进行的测绘工作。其他测量是指为工程前期、后期及为工程措施服务的测量作业和控制施工影响的地 上、地下及周围建筑物的变形测量等作业。质量管理目标和基本质量指标管理目标施工测量质量管理目标是确保全线建筑物、构筑物、设备、管线安装按设 计准确就位,在线路上不产生因施工控制测量、放样测量超差而引起修改线路设 计从而降低行车运营标准。质量指标在任何贯通面上，地下测量控制网的贯通中误差，横向不超过50mm,竖 向不超过25mm;隧道衬砌不侵入建筑限界，设备不侵入设备限界；建（构）筑物，装修和设备、管线的竣工形（体）位（置）误差满足地下铁道、 轻轨交通工程测量规范G

17、B50308-1999、地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-1999和广州地铁施工验收标准规定。3建立严格的科学管理体制的必要性广州地铁线路需穿越城市某些繁华的商业地段,地面建筑密集、地下管网密 布、交通繁忙,制约因素较多，施工条件复杂。各地铁线路工程建设的内容，除了规模和功能不一的车站、区间隧道及一系 列的风井、风道、折返线、联络线、车辆段、地下建筑群、运营管理设备之外, 还涉及大量的地面建筑物和地下管线的拆迁处理及沿线的物业地块开发等，集 高、难、新综合工程技术于一体，广泛运用各种新技术、新工艺、新材料、新 设备于工程建设中，技术复杂、工程规模巨大。各地铁线路工程建设中,一般都被划

18、分为若十个标段，分期施工，建设的周期 较长，一般均需4年以上的时间。由于各地铁线路工点多、线长、面广、工序多, 各工点的条件和技术要求不一，开工和建成的时间各不相同。同时各施工单位、 技术水平、仪器装备不一样。因此，为了确保工程建设质量,建立一个各个层次责 任明确、检核制度完善的科学的管理体制是至关重要的。4管理体制及责任分工管理体制结合广州地铁的实际情况，为了保证、施工测量质量管理目标和、基本质量 指标的实现，地铁总公司建立了相应的施工测量的管理体制，如图1。建设总部测量队驻地监理测量组承包商测量队图1施工测量管理体制分层次管理的体制，既有集中，又有分散,还有三体一线的分散的集中，确保了 全

19、线施工测量都处于受控状态，最终保证全线顺利贯通衔接。责任分工广州地铁施工测量分总部测量队、驻地监理测量组、承包商测量队三个层 次进行管理，各个管理层次的人员和仪器均被要求有绝对的保证和相对的稳定。承包商测量队对所承包的工程项目测量质量负全责，完成所承包工程项 目需要的一切施工控制测量性质的和细部放样性质的测绘工作。它是单体工程 施工测量的主体,按建设总部测量队提供的部分地面主控制网点或导线控制点和 驻地监理工程师提供的本工程设计图纸组织完成本段工程的全部施工测量作 业。承包商必须建立健全自己内部行之有效的多级复核制度，以保证测量成果的 准确。各标段地下控制测量与给定主控制网不一致，未按设计坐标

20、放样，特别是未 能保证行车隧道的轨道位置和限界要求，即工程的具体测量责任在承包商；驻地监理工程师应对承包商的测量工作进行监督,包括验收承包商的测 量成果，重要部位使用仪器的检核，既检查控制测量性质的测量结果，也检查细部 放样性质的测量结果。驻地监理工程师的检核是作为监理对工程、质量控制的一 部分，即对工程的、空间形位质量控制来对待的；承包商出现重大施工测量问题,反映出驻地监理对工程形位质量控制不力， 对业主委托经管的项目管理失职,驻地监理应负失控的责任；总部测量队相当于全线的施工测量监理，在建设总部领导下负责总体工 程施工控制测量,由地面主控制网到洞内贯通测量,并负责净空断面和控制基标 的检测

21、工作及建设总部须作的测量抽检工作。负责统一全线测量作业标准,关心 全线各分段工程的衔接,控制全线地下主导线、主水准网在统一体系下平顺贯通。若发生有全线各工点使用的主控制系统不一致现象,或出现各工段系统性的 衔接误差，即总控制测量性质的问题，责任在建设总部测量队；按照工程施工承包合同，驻地监理是否复测和核准均不减轻或免除承包商对 工程质量的责任。建设总部阶段性地对地下主控制网的复核,目的在于控制全线 分段工程的准确衔接和考核全线测量控制网的完整性，也不分担承包商施工测量 的责任。特别是建设总部的复核作业虽然对施工控制测量要求可能是适时的，但 对主体结构细部放样要求一般是滞后的。承包商虽对承包工程

22、的施工测量负全责,但经过驻地监理的核准手续得以避 免操作上的疏忽,或者成果上的粗差存在。得到建设总部的阶段检测而确保了 工程在全线空间位置上的正确。三个层次管理各负其责、互相配合为圆满完成施工测量任务提供了组织和 技术上的保证。5复核制度广州地铁十年多的工程经验表明，注意测量精度固然重要，如何杜绝测量作 业中的精差则更为实用。为此，对施工测量作业及管理中的复核制度作了非常明 确的规定。作业方面严格执行交接桩制度,工程开工前，业主向有关承包商和驻地监理工程师 提供工程场地附近控制点的点位和资料，各方签署交接桩文件纪要。承包商接桩 后，必须对所接控制点进行复测和对桩点进行保护。复测情况及处理措施报

23、告须 经监理工程师审核批准，于接桩后15天内上报给业主审定。工程完工后,必须按业主要求移交足够数量的控制点,经建设总部测量队检 测合格后,才进行验收；利用已知点进行引测、加点和工程放样前，必须坚持先检测后利用的原则, 即已知点检测无误或合格时，才能利用；用于测量的图纸资料,应认真研究核对,有的应做现场核对,确认无误无疑 后，方可使用。抄录资料，亦须核对；测量的原始记录,必须在现场同步作出，严禁事后补记补绘，原始资料不允 许涂改，不合格时，应补测或重测。管理制度方面承包商必须有行之有效的多级复核制度（一般为三级，最少二级）,所承包工程 的控制测量均须经承包商上级部门精测队复核（由监理工程师监控）。驻地监理对工程的控制、放样及其它测量工作均须进行复核。以下部分须经业主专业测量队检测合格后才能进行下一步的施工：矿山法区间:地面加密控制点、地下导线及水准在隧道掘进（含联络通道） 至50m处、100m150m处和距离贯通面150m200m处分别进行一次包括 联系测量在内的检测（若单向开挖长度超过1km时，掘进至单向开挖